CN101745156B - 搏动式双囊心脏辅助循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搏动式双囊心脏辅助循环装置，血泵外壳内设有二个液压室，第一血囊通过血泵外壳中部的隔板中央的单向阀门与第二血囊相连，在第一血囊与血泵外壳之间为第一空腔，第一空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第一压力腔相通，而在第二血囊与血泵外壳之间为第二空腔，第二空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第二压力腔相通，在第一压力腔和第二压力腔之间设有活塞，活塞通过连杆与安装在伺服电机上的丝杆机构相连，嵌入式计算机分别与显示屏和操作键盘相连。本发明的优点：减轻心脏负荷，降低心肌耗氧量；提高舒张期血压；促进心脏泵血攻能及提供心肌细胞恢复环境；工作稳定，运行可靠，装置简单，操作方便。

Description

搏动式双囊心脏辅助循环装置

【技术领域】

本发明涉及心脏辅助装置领域，具体地说，是一种搏动式双囊心脏辅助循环装置。 

【背景技术】

冠状动脉疾病、心肌炎、高血压及各类心肌病常常导致心脏功能下降和充血性心力衰竭。内科药物治疗对此类疾病的治疗效果非常有限，大多不能有效地延长患者的寿命。在外科治疗领域，心脏移植是目前较为成功的技术，但在中国每年有1000万心脏衰竭的患者，其中200万到300万人因心衰而死亡，但每年却只有近200个患者有机会接受心脏移植手术。由此可以看出，心脏移植远远不能满足心衰患者的需要，探索新的治疗方法，成为医学家们研究的重点。 

人工心脏辅助循环装置是利用机械的方法把血液输送到全身各器官以部分代替心脏的功能。(1)根据应用目的可分为：I类辅助装置，主要适用于数小时至数天的短时辅助；II类装置可用到数月；I、II类装置一般采用将心脏辅助循环装置置于体外，多采用隔膜泵、叶轮泵推动血液前进；患者身材不受限制，有一定的活动范围，但患者往往要受制于体积较大的控制台，其中应用较广的为BVS5000型人工心脏；III类装置通常将心脏辅助循环装置置于人体内，最大限度地适应患者活动，旨在长时间的提供循环辅助。但要研制长期植入人体内的辅助装置，对心脏辅助循环装置的体积、重量、效率、工作稳定性、机械寿命及生理相容性等方面的要求均很高。由于价格昂贵、 稳定性差等原因，目前采用较少，如Novacor、Heartmate、Abiocor。(2)根据心脏辅助循环装置结构原理可分为：搏动式隔膜心脏辅助循环装置及恒定血流的叶轮泵。搏动式心脏辅助循环装置与自然心脏的工作极为相似。目前的隔膜泵多采用气体驱动，也有采用电磁铁或微型电机实现能量转换，属于电动式搏动泵，如Novacor、Heartmate、Abiocor。叶轮泵是非仿生性的心脏辅助循环装置，均采用高速旋转的叶轮驱动血液单向流动。如Hemopump、Jarvik轴流泵、United States Surgical轴流泵、Nimbus University ofPittsburgh轴流泵、DeBakey NASA轴流泵及Dura Heart轴流泵等。 

中国专利公开号CN2178532公开了左心辅助血泵，其入血口沿切线方向横置于血室上，出血口沿切线方向倾斜向上横跨于入血口上，并在血室顶部中心设置形成螺旋上升的血流，呈现出良好的顺流性和射血功能，比较有效地解决已有血泵出现的湍流、剪切、撞击和流动不连续等问题，从而避免和减少血栓的产生。中国专利公开号CN101138658公开了电液式心脏体外循环搏动血泵，在血泵壳体内设置一个血囊，血囊安装在血泵壳体两端的进出血管道上，采用活塞机构把液体注入和抽出泵体内使泵体中的血囊收缩和扩张，使血液能抽入和压出血囊，两端的进出血管道内分别装有蝶形单向阀，使得血液单向流入流出泵囊，形成机体供血功能，由工控计算机分别通过控制电路，控制搏动次数和压出血液流量，保证人体中需要的供血平衡。但是，这些专利存在以下不足： 

(1)采用气动为动力，导致气源设备大，噪音大，不便于移动； 

(2)不带有控制装置，不能方便调节心脏辅助循环装置的工作状态，不能实时监测； 

(3)没有涉及传感系统，不能保持搏动泵与人体固有频率同步； 

(4)心脏辅助循环装置设计为在圆管形密封的心脏辅助循环装置外壳中加入一个软性的腔囊，作为血液驱动囊，腔囊每搏输出量和输出压力不稳定，而且极易不规则变形，使用寿命短。 

目前国内尚没有商业化的人工心脏辅助装置；本发明为搏动式双囊心脏辅助循环装置。 

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种搏动式双囊心脏辅助循环装置。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

一种搏动式双囊心脏辅助循环装置，至少包括外壳，阀，管道，血囊，其特征在于，血泵外壳内设有二个液压室，每个液压室中各有一个球型血囊，为第一血囊和第二血囊，每个血囊和外壳之间均有一个挡扳，在第一血囊与外壳之间为第一挡扳，在第二血囊与外壳之间为第二挡扳；第一血囊通过阀与进血管相连，第一血囊通过血泵外壳中部的隔板中央的单向阀门与第二血囊相连，第二血囊通过阀与出血管相连；在第一血囊与血泵外壳之间为第一空腔，第一空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第一压力腔相通，而在第二血囊与血泵外壳之间为第二空腔，第二空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第二压力腔相通，在第一压力腔和第二压力腔之间设有活塞，活塞通过连杆与安装在伺服电机上的丝杆机构相连，伺服电机通过驱动器与嵌入式计算机相连，嵌入式计算机分别与显示屏和操作键盘相连； 

所述的血囊与管道的材料均为表面肝素化的聚氨酯材料；该材料具有良好的血液相容性及组织相容性，即抗凝血性好，能有效地防止血栓的形成， 并不引起溶血，不致癌，不致敏，不引起机体不良反应，而且有良好的耐绕曲、疲劳、老化性能和一定的机械强度； 

所述的单向阀门由生物瓣构成；采用3个生物瓣作为控制血液流动的单向阀门，与2个单向阀门控制流动的重力引流泵相比，具有体积小，便于携带，患者活动不受限制的优点；并且生物瓣相比机械瓣膜具有更好的血流动力学和生物相容性特征； 

所述的挡板为伞状多孔液压挡板，用来保护血囊，保证血囊受力均匀，不会产生局部受力过大而损坏或疲劳； 

本装置的所有与血液接触的部件，如血囊、进血管、出血管、进血管阀门，中间阀门和出血管阀门均采用一次性的灭菌处理，每次治疗后全部更换，保证整个血液通路无菌和不与外界其它器件接触，杜绝交叉感染； 

本装置由液压系统提供动力，来驱动控制心脏辅助循环装置搏出血液； 

本装置还设有监测与控制系统，通过嵌入式计算机可连续监测心率、心搏出量、心室压力、心房压力，动静脉血压，从而自动调节心脏辅助循环装置排出量和压力，使流入道回流量与流出道动脉搏出量相平衡，并与自然心脏的输出同步。 

本发明的装置在工作时，把左心腔的插管接在血泵的进血管上，再把动脉插管接在血泵的出血管上。操作人员通过屏幕设定每分钟装置搏动次数，以及每分钟流量和压缩和舒张的速度比例，在液压泵的压力腔、液压管道和血泵壳体的第一空间以及第二空间内充满生理盐水，在嵌入式计算机的控制下，由伺服电机通过螺旋丝杆机构带动液压泵连杆来回推动压力腔中的活塞来抽入和压出液体。抽入的液体从处于进血管一旁的液压室经液压管道流到液压泵的前压力腔内，使第一血囊舒张，由于血囊两端的单向阀门的作用， 使心脏中的血液经进血管流入第一血囊中，同时液压泵中活塞运动使后压力腔中的液体经液压管道压入处于出血管一旁的液压室使得第二血囊被压缩，而血囊两端的单向阀门的作用，第二血囊中的血液经出血管压入动脉血管。这样伺服电机驱动液压泵的压力腔活塞周而复始的运动，使得二个血囊不断地交叉收缩扩展，把来自左心腔的血液经过二级压力压入动脉血管，完成血液循环过程。采用嵌入式计算机进行控制，使得医务人员可以即时观察装置中血液循环的过程，可以根据需要对搏动率和输出量进行实时调整，由嵌入式计算机通过电机控制电路自动调节来控制电机的转速，保证按照设置的运动参数预定值，达到治疗效果。 

本发明搏动式双囊心脏辅助循环装置的积极效果是： 

(1)本发明可以减轻心脏负荷，降低心肌耗氧量； 

(2)本发明提高舒张期血压，通过增加冠状动脉循环的血流量，进一步改善心肌的收缩能力； 

(3)本发明可以促进心脏的泵血攻能及提供心肌细胞恢复的环境； 

(4)本发明具有工作稳定，运行可靠，装置简单，操作方便等优点；便于在灾难等紧急情况下快速安装使用，在短时间内提供治疗，其便携性有助于病员搬运及康复活动； 

(5)本发明的液压系统驱动控制心脏辅助循环装置搏出血液；这种驱动形式与气压相比具有体积小、噪音小、便于携带的优点； 

(6)本发明的监测与控制系统可根据机体的神经体液反馈，及时调整辅助装置的控制，从而达到与人体心脏的同步性。 

【附图说明】

图1本发明的示意图。 

附图中的各标号分别是：1、第一血囊，2、第二血囊，3、进血管，4、出血管，5、进血管单向阀，6、出血管单向阀，7、中间单向阀，8、血泵外壳，9、隔板，10、第一伞型挡扳，11、第二伞型挡扳，12、第一空腔，13、第二空腔，14、液压嘴，15、活塞，16、连杆，17、丝杆机构，18、伺服电机，19、电机驱动器，20、液压管道，21、第一压力腔，22、第二压力腔，23、嵌入式计算机，24、显示屏，25、操作键盘，26、液压泵。 

【具体实施方式】

以下提供本发明搏动式双囊心脏辅助循环装置的具体实施方式。 

实施例1 

请参见附图1，一种搏动式双囊心脏辅助循环装置，至少包括外壳8，阀6，管道20，血囊，血泵外壳内设有二个液压室，每个液压室中各有一个球型血囊，为第一血囊1和第二血囊2，每个血囊和外壳8之间均设有一个挡扳，在第一血囊1与外壳8之间为第一挡扳10，在第二血囊2与外壳8之间为第二挡扳11；第一血囊1通过阀5与进血管3相连，第一血囊1通过血泵外壳8中部的隔板9中央的单向阀门7与第二血囊2相连，第二血囊2通过阀6与出血管4相连；在第一血囊1与血泵外壳8之间为第一空腔，第一空腔12的外部设有液压嘴14，液压嘴14通过管道20与第一压力腔21相通，而在第二血囊2与血泵外壳8之间为第二空腔13，第二空腔13的外部设有液压嘴14，液压嘴14通过管道20与第二压力腔22相通，在第一压力腔21和第二压力 腔22之间设有活塞15，活塞15通过连杆16与安装在伺服电机18上的丝杆机构17相连，伺服电机18通过驱动器19与嵌入式计算机23相连，嵌入式计算机23分别与显示屏24和操作键盘25相连；活塞15，第一压力腔21和第二压力腔22共同组成液压泵26。 

本发明的搏动式双囊心脏辅助循环装置在用于治疗时，请参见附图1，把进血管3通过心脏插管连接到心脏左心腔，再把出血管4通过心脏插管连接到动脉血管。通过操作键盘25和显示屏24向嵌入式计算机23输入搏动率等，在嵌入式计算机23上启动运行，嵌入式计算机23就按照设置的参数控制伺服电机18运动，伺服电机18再通过丝杆机构17和连杆16带动液压泵压力腔中的活塞15在二个压力腔21、22内来回往复运动。由于从第一压力腔21经液压管道20到血泵外壳8的第一空腔12内充满液体生理盐水，活塞15的往复运动在活塞前压力腔压出液体经液压管道20流到血泵壳体8内时，使得第一血囊1收缩，同时第二压力腔22经液压管道20到血泵外壳8的第二空腔13内也充满液体生理盐水，这时第二血囊2外的液体流回液压泵，使得第二血囊2舒展，由于进血管单向阀5，出血管单向阀6，中间单向阀7的分别作用，使第一血囊1中的血液经中间单向阀7流入第二血囊2中；当活塞8回复时，第一血囊1舒展，心脏中的血液经进血管4和进血管单向阀5流入第一血囊1，而第二血囊2被压缩，第二血囊2中的血液经出血管4和出血管单向阀5压入动脉血管。这样活塞15在由嵌入式计算机23控制的伺服电机18带动下，不断地按照设定的参数往复运动，使得第一血囊1和第二血囊2各自相反不停地收缩和舒张，产生收缩压和舒张压，提供辅助的血液循环的动力。 

在本发明中，血囊舒张使心脏中的血液由心脏插管经单向阀充入血囊， 血囊收缩使血囊中的血液经单向阀压出血囊进入动脉血管，完成一次心脏搏动的血液循环。嵌入式计算机23可以控制搏动次数和压出血液流量，保证人体中需要的供血平衡。嵌入式计算机23通过显示屏幕24和操作键盘25，可互动接受对搏动次数和压出血液流量的选择。 

充分考虑到了感染的发生。本发明中的第一血囊1，第二血囊2、进血管3，出血管4，进血管单向阀5，出血管单向阀6，中间单向阀7都采用一次性使用，治疗时血液只与第一血囊1，第二血囊2、进血管3，出血管4，进血管单向阀5，出血管单向阀6和中间单向阀7直接接触，以保证不产生交叉感染。所述的挡板为伞状多孔液压挡板，用来保护血囊，保证血囊受力均匀，不会产生局部受力过大而损坏或疲劳。 

医务人员可通过互动界面操作，针对不同的患者设置血泵的不同压缩量，压缩比和搏动量，对进出人体血液的温度和流量进行实时监控，保证血液循环的良好环境。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。 

Claims (4)

1.一种搏动式双囊心脏辅助循环装置，至少包括血泵外壳，阀，管道，血囊，其特征在于，血泵外壳内设有二个液压室，每个液压室中各有一个球型血囊，为第一血囊和第二血囊，每个血囊和血泵外壳之间均有一个挡扳，在第一血囊与血泵外壳之间为第一挡扳，在第二血囊与血泵外壳之间为第二挡扳，第一血囊通过阀与进血管相连，第一血囊通过血泵外壳中部的隔板中央的单向阀门与第二血囊相连，第二血囊通过阀与出血管相连；在第一血囊与血泵外壳之间为第一空腔，第一空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第一压力腔相通，而在第二血囊与血泵外壳之间为第二空腔，第二空腔的外部设有液压嘴，液压嘴通过管道与第二压力腔相通，在第一压力腔和第二压力腔之间设有活塞，活塞通过连杆与安装在伺服电机上的丝杆机构相连，伺服电机通过驱动器与嵌入式计算机相连，嵌入式计算机分别与显示屏和操作键盘相连。

2.根据权利要求1所述的搏动式双囊心脏辅助循环装置，其特征在于，所述的管道的材料为表面肝素化的聚氨酯材料。

3.根据权利要求1所述的搏动式双囊心脏辅助循环装置，其特征在于，所述的单向阀门由生物瓣构成。

4.根据权利要求1所述的搏动式双囊心脏辅助循环装置，其特征在于，所述的挡板为伞状多孔液压挡板。